三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗光合效應(yīng)比較

符麗納，洪森榮，2，3，4

（1.上饒師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，江西 上饒 334001；2.上饒農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新研究院，江西 上饒 334001；3.上饒市藥食同源植物資源保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 上饒 334001；4.上饒市三葉青保育與利用技術(shù)創(chuàng)新中心，江西 上饒 334001）

三葉崖爬藤（Tetrastigma hemsleyanumDiels et Gilg），又稱(chēng)三葉青，為葡萄科（Vitaceae）崖爬藤屬（Tetrastigma）的一種珍稀藥用植物[1]。三葉青又叫做金線(xiàn)吊葫蘆、石老鼠等，為多年生藤本植物，主要分布在中等海拔陰涼地區(qū)[2]。三葉青有“藥王”之稱(chēng)，其整棵植株都很有藥用價(jià)值，特別是塊莖，可作為藥材治療多種疾病，具有很好的抗炎效果[3]，還能活血化瘀[4]。三葉青作為一種中草藥，最早記載于《本草綱目》中，低耐藥性，無(wú)副作用，安全有效，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療。有研究表明，三葉青具有抗癌抑瘤的效果[5-12]。三葉青多糖對(duì)人肝癌細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)作用明顯[13-14]，引起了人們的極大關(guān)注，三葉青產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。三葉青喜陰涼環(huán)境[15]。研究結(jié)果表明，對(duì)三葉青進(jìn)行70%的遮陰處理有利于三葉青的生長(zhǎng)發(fā)育以及代謝產(chǎn)物的積累[16-18]。由于不加節(jié)制的采挖以及其嚴(yán)格的生長(zhǎng)環(huán)境，野生三葉青資源逐漸稀少，瀕臨滅絕。因此，對(duì)于三葉青高山大棚種植的研究力度還需不斷加大，以解決目前所面臨的問(wèn)題。三葉青的繁殖方式一般有種子繁殖和扦插繁殖2種方式[1]。三葉青種子繁殖的苗為實(shí)生苗，三葉青扦插繁殖的苗為扦插苗[2]。三葉青1年生的實(shí)生苗根系尚未形成塊根，三葉青6年生的扦插苗根系形成的塊根已經(jīng)成熟[3]。有研究表明，三葉青塊根形成時(shí)間的差異可能與光合效應(yīng)有關(guān)[2]。光合作用的強(qiáng)弱與葉綠素含量的高低有直接關(guān)系，其作用主要是吸收光能，植物主要吸收紅光和藍(lán)光進(jìn)行光合作用[19-20]。植物通過(guò)利用太陽(yáng)能進(jìn)行光合作用制造一系列有機(jī)物，為地下塊根的生長(zhǎng)發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[21-25]。

本試驗(yàn)研究了懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗光合特性和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的差異，旨在為高山地區(qū)大棚種植三葉青提供了理論依據(jù)，以保證懷玉山三葉青資源得到更高效地保護(hù)和利用。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在江西省上饒市廣信區(qū)五府山大棚內(nèi)進(jìn)行，該區(qū)位于江西省上饒市廣信區(qū)南部，武夷山北麓，8座峰均達(dá)到1 800 m以上，主峰高達(dá)1 891.6 m。五府山地處亞熱帶，光照充足，氣候較為溫暖，年平均氣溫在14~18℃。雨量充沛，年平均降雨量在1 880 mm，相對(duì)濕度為84%，年均無(wú)霜期為235 d，森林覆蓋率高達(dá)95%。

1.2 材料

試驗(yàn)選用江西省上饒市五府山大棚內(nèi)種植的懷玉山三葉青（由上饒市紅日農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司選育）為材料，三葉青扦插苗年齡為6 a，三葉青實(shí)生苗的年齡為1 a。

1.3 方法

2019年11月17日，選取懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗植株頂端形狀相近葉片，用Li-6400光合儀測(cè)定二者光照條件下葉綠素?zé)晒鈪?shù)、遮光（采用錫箔紙進(jìn)行遮光）條件下葉綠素?zé)晒鈪?shù)和光合特性參數(shù)，葉綠素?zé)晒鈪?shù)包括飽和脈沖激發(fā)最大熒光值（Fm'）、最小熒光值（Fo'）和光系統(tǒng)Ⅱ最大量子產(chǎn)量（Fv/Fm）等。光合特性參數(shù)包括凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）等參數(shù)及環(huán)境CO2濃度（儀器進(jìn)氣口的CO2濃度），并計(jì)算氣孔限制值（Ls）、水分利用效率（WUE）和瞬時(shí)羧化速率（CUE）。

CUE用于估測(cè)Ru BPCase（1,5-二磷酸核酮糖羧化酶）的活性。使用開(kāi)放式氣路，CO2濃度為400μmol/mol。同日，選擇生長(zhǎng)健壯、長(zhǎng)勢(shì)相近的5株懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗頂部和中間部分的葉片，采用葉綠素測(cè)量?jī)xSPAD-502Plus便攜式葉綠素測(cè)定儀進(jìn)行葉綠素含量的測(cè)定，最后計(jì)算懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗葉片葉綠素含量的SPAD平均值[26]。試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用SPSS 20.0以及Microsoft Office Excel 2016軟件進(jìn)行分析，采用單因素方差分析法（one-way ANOVA）進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗葉綠素含量的比較

SPAD值可以間接反映葉綠素含量，SPAD值是衡量植物葉片的葉綠素相對(duì)含量及綠色程度的重要參數(shù)[27-29]。從表1可以看出，懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗的葉綠素SPAD值在19.3～67.1，懷玉山三葉青6年生扦插苗的葉綠素SPAD值在32.1~59.8。從表2可以看出，懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗的葉綠素SPAD值間無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。

表1 懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗葉綠素SPAD值比較Tab.1 Comparison of chlorophyll SPAD values of one-year seedlings and six-year cuttings of Tetrastigma hemsleyanum Diels et Gilg from Huaiyu Mountain

表2 懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗葉綠素SPAD值的顯著性分析Tab.2 Significance ANOVA analysis of chlorophyll SPAD values of one-year seedlings and six-year cuttings of Tetrastigma hemsleyanum Diels et Gilg from Huaiyu Mountain

2.2 懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗光合特性的比較

從表3、4可以看出，與懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗相比，懷玉山三葉青6年生扦插苗凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔限制值（Ls）顯著增加（P<0.05），氣孔導(dǎo)度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）顯著下降（P<0.05），而水分利用效率（WUE）和瞬時(shí)羧化速率（CUE）無(wú)顯著變化。

表3 懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗光合特性的比較Tab.3 Comparison of photosynthetic characteristics of one-year seedlings and six-year cuttings of Tetrastigma hemsleyanum Diels et Gilg from Huaiyu Mountain

表4 懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗光合特性的顯著性分析Tab.4 Significance ANOVA analysis of photosynthetic characteristics of one-year seedlings and six-year cuttings of Tetrastigma hemsleyanum Diels et Gilg from Huaiyu Mountain

2.3 懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的比較

2.3.1 光照條件下葉綠素?zé)晒鈪?shù)的比較 從表5、6可以看出，與懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗相比，懷玉山三葉青6年生扦插苗凈最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）和捕獲激發(fā)能效率（Fv'/Fm'）顯著增加，光下最小熒光（Fo'）、光下最大熒光（Fm'）和穩(wěn)定光下熒光（Fs）顯著下降，而初始熒光（Fo）和暗下最大熒光（Fm）無(wú)顯著變化。

表5 光照條件下懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的比較Tab.5 Comparison of chlorophyll fluorescence parameters of one-year seedlings and six-year cuttings ofTetrastigma hemsleyanum Diels et Gilg from Huaiyu Mountain under the condition of light

表6 光照條件下懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的顯著性分析Tab.6 Significance ANOVA analysis of chlorophyll fluorescence parameters of one-year seedlings and six-year cuttings of T et r as t igm a h em s l e yan u m Diels et Gilg from Huaiyu Mountain under the condition of light

2.3.2 遮光條件下葉綠素?zé)晒鈪?shù)的比較 由表7、8可知，與懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗相比，懷玉山三葉青6年生扦插苗最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）顯著下降，PSⅡ潛在活性（Fv/Fo）顯著增加，而初始熒光（Fo）和暗下最大熒光（Fm）無(wú)顯著變化。

表7 遮光條件下懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的比較Tab.7 Comparison of chlorophyll fluorescence parameters of one-year seedlings and six-year cuttings of Tetrastigma hemsleyanum Diels et Gilg from Huaiyu Mountain under the condition of shading

表8 遮光條件下懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)顯著性分析Tab.8 Significance ANOVA analysis of chlorophyll fluorescence parameters of one-year seedlings and six-year cuttings of Tetrastigma hemsleyanum Diels et Gilg from Huaiyu Mountain under the condition of shading

3 結(jié)論與討論

葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)是研究植物光合作用的重要技術(shù)，它能反映植物的內(nèi)在特征[30]。洪陳潔等[26]對(duì)福建山櫻花各品系間葉綠素含量進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，福建山櫻花不同品系間SPAD值存在極顯著差異（P＜0.01），重瓣（HCB）品系的SPAD值最大（32.865），三月白（SYB）品系的最?。?3.875）。毛行簡(jiǎn)等[31]對(duì)花葉假連翹3種葉色表型（全綠葉、花葉和全白葉）進(jìn)行葉綠素含量測(cè)定，結(jié)果表明，三者的光合色素含量差異顯著（P＜0.05）；李軍保等[32]對(duì)胡楊的葉綠素含量進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，葉綠素含量隨樹(shù)齡的增加呈現(xiàn)先升高后降低再升高的變化規(guī)律，1年生胡楊、2年生胡楊和9年生胡楊的葉綠素含量顯著較高，6年生胡楊的葉綠素含量顯著最低，且前三者間無(wú)顯著差異。而本研究中，1年生實(shí)生苗與6年生扦插苗的葉綠素含量間無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。

秦惠珍等[33]研究了野外引種的圓葉五指毛桃和缺葉五指毛桃的光合特性，結(jié)果表明，圓葉五指毛桃最大凈光合速率值較大，顯著高于缺葉五指毛桃（P＜0.05），同時(shí)具有較低的光飽和點(diǎn)及較高的光補(bǔ)償點(diǎn)；缺葉五指毛桃最大凈光合速率值較小，具有較高的光飽和點(diǎn)及較低的光補(bǔ)償點(diǎn)。李曉鶯等[34]研究了根域限制栽培模式下4個(gè)寧夏枸杞品種（系）的形態(tài)生長(zhǎng)和光合指數(shù)差異，以探索根域限制栽培條件對(duì)不同枸杞品種（系）的形態(tài)生長(zhǎng)和光合特性的影響。結(jié)果表明，1401和1402相對(duì)于其他2個(gè)品種生長(zhǎng)指標(biāo)較好，凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）等光合生理參數(shù)也均高于寧杞7號(hào)和寧杞1號(hào)，但1401的相對(duì)葉綠素含量（SPAD）和水分利用效率（WUE）相對(duì)最低。而本研究發(fā)現(xiàn)，1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗凈光合速率（Pn）間差異極顯著（P＜0.01），氣孔導(dǎo)度（Gs）之間差異顯著（P＜0.05），胞間CO2濃度（Ci）間差異顯著（P＜0.05），而蒸騰速率（Tr）之間無(wú)顯著性差異，氣孔限制值（Ls）間差異極顯著（P＜0.01），水分利用效率（WUE）和瞬時(shí)羧化速率（CUE）均無(wú)顯著性差異。

康紅梅等[35]研究了遮蔭（全光照的8%、20%、50%光照強(qiáng)度）對(duì)金葉女貞和膠東衛(wèi)矛的葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響。結(jié)果表明，遮蔭（全光照的8%、20%、50%光照強(qiáng)度）處理下2種灌木光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）增加，金葉女貞PSⅡ的實(shí)際光能轉(zhuǎn)換效率（Fv'/Fm'）下降，膠東衛(wèi)矛的Fv'/Fm'上升。本研究中，懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗與6年生扦插苗PSⅡ最大量子產(chǎn)量（Fv/Fm）值之間差異極顯著（P＜0.01），最大熒光值（Fm'）與最小熒光值（Fo'）之間也無(wú)顯著性差異，F(xiàn)v'/Fm'間無(wú)顯著性差異。

本試驗(yàn)通過(guò)研究懷玉山三葉青1年生實(shí)生苗和6年生扦插苗之間的葉綠素含量、光合特性和葉綠素?zé)晒鈪?shù)，發(fā)現(xiàn)懷玉山三葉青6年生扦插苗光合效率強(qiáng)于1年生實(shí)生苗，且光合效率與氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、氣孔限制值（Ls）、PSⅡ最大量子產(chǎn)量（Fv/Fm）、Fv/Fo相關(guān)。